2013年8月5日

干细胞被哄骗创建工作血管

人体血管。 实验室生长的人类血管网络(红色)已合并到小鼠血管网络(绿色)中。 Kusuma等,由PNAS提供

科学家指导人类干细胞形成微小血管网络,这些网络可以与小鼠现有的循环系统相连。这一发现可能有助于将来修复和再生组织和器官的工作,而这些组织和器官需要足够的血液供应才能生长和生存。

血液流动几乎对身体的每个部位都至关重要。血液将氧气和营养物质带入细胞,带走废物,并执行无数其他功能。为了在需要的地方产生血流,研究人员一直在探索制造可以移植到体内的实验室生长血管的方法。早期的研究发现,排列在血管内部的内皮细胞可以自然地组装成血管网络。但是这些细小的血管或微血管会在没有称为周细胞的支持细胞的情况下退化。

一些研究小组正在研究多能干细胞,它们有可能转化为体内任何细胞类型。他们找到了引导干细胞成为特定细胞类型的方法,包括周细胞和内皮细胞。但是该过程很复杂,需要多轮细胞分选和纯化。一些科学家试图在“脱细胞的”血管的蛋白质支架中生长出不同的前体细胞集合。迄今为止,尽管如此,许多努力仍然效率低下,难以转化为临床用途。

为了简化该过程,约翰·霍普金斯大学的Sharon Gerecht博士和她的同事旨在利用内皮细胞自组装成血管网络的天然能力。他们的研究得到了美国国立卫生研究院国家心脏,肺和血液研究所(NHLBI)和国家癌症研究所(NCI)的部分支持。他们的结果发表在2013年7月30日的 美国国家科学院院刊。

科学家首先设计了一种方法,利用化学线索来指导人类多能干细胞形成仅由两种类型的血管细胞组成的专门种群。该双细胞群体只能成熟为周细胞和内皮细胞。 “如果您不必分拣很多细胞,而不必寻找自己要做的细胞,也不需要生长2批细胞,那么它可使过程更快,更强大。”开发此方法的Sravanti Kusuma说。

接下来,科学家们将双细胞种群生长在3-D水凝胶基质中,该基质是一种透明的网状凝胶,模仿了人体内部的环境。几天之内,出现了复杂的中空血管管网络,包括内皮细胞和周细胞。

为了观察细胞在体内的行为,科学家将凝胶包裹的微血管网络植入小鼠体内。到2周时,植入的细胞和血管已与小鼠循环系统连接并允许血液流动。不过,研究人员指出,还需要进行其他研究才能对过程进行微调,然后才能在人体中对其进行测试。

Gerecht说:“在展示以临床相关方式重建微血管床的能力方面,我们迈出了建设用于治疗用途的血管的重要一步。” “我们的发现可以为烧伤,糖尿病并发症和其他血管系统功能受损的患者提供更有效的治疗方法。”

—由Vicki Contie

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参考文献: 美国国家科学研究院 2013年7月30日; 110(31):12601-6。 doi:10.1073 / pnas.1306562110。 EPUB 2013年7月15日。PMID:23858432。

资金: NIH的国立心脏, 肺和血液研究所(NHLBI)和国家癌症研究所(NCI);美国人 心脏协会;和国家科学基金会。